摘　要：峰谷搭片式波紋填料比常見的波紋填料效率高約10%，通量增大20%，壓降降低30%，綜合性能更為優(yōu)良。峰谷搭片式波紋填料已成功地在茂名石油化工公司的四蒸餾減壓塔項目中得到應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：填料塔；波紋填料；峰谷搭片式波紋填料
分類號：TQ 053.5　文獻標(biāo)識碼：A
文章編號：1000-7466(2000)02-0001-03

Developmentand application of Dapak packing

　　LIANGTai-an， ZHOUWei， DUJian-ting
(Tianjin University Modern Packed Tower Technology Company,Tianjin 300072,China)

Abstract：Theefficiency of Dapak rises 10%,the flux ris es 20%,the pres suredrop drops 30%,the synthetically function is more better.Dapak havebe en s uccessfully applied to the project of fourthdistillation-decompressed column o f Maoming PetrochemistryEngineering Company.
Key words： packedtower;ripple packing;Dapak▲

　　填料塔是化工分離過程中的一種重要氣液傳質(zhì)設(shè)備，填料是填料塔的核心構(gòu)件，它提供了氣液兩相傳熱、傳質(zhì)的接觸表面。
　　自從60年代初的金屬絲網(wǎng)波紋填料和70年代末的金屬孔板波紋填料問世以來，填料塔技術(shù) 及其基礎(chǔ)理論研究不斷深入發(fā)展，瑞士蘇爾壽(Sulzer)公司的麥勒派克填料(Mellapak)代表了化工填料研究領(lǐng)域的世界先進水平。
　　隨著社會的進步，人們對于填料塔技術(shù)不斷地提出了更新、更高的要求，企盼著效率更高、通量更大、壓降更低及性能更為優(yōu)良的化工填料不斷地被開發(fā)出來，國內(nèi)外的專家為此付出了辛勤勞動。幾年來，天津大學(xué)填料塔新技術(shù)公司先后開發(fā)出數(shù)種新型化工填料，并已獲得了國家**，峰谷搭片式波紋填料就是其中的一種。

1　結(jié)構(gòu)特點

　　峰谷搭片式波紋填料不同于常見的孔板波紋填料，它屬于新型的斷續(xù)波紋填料中的一種，外觀形狀見圖1。該填料是在常見波紋填料的基礎(chǔ)上，在波紋填料的每一完整波紋棱線上分段間隔、反向進行切割和沖壓，產(chǎn)生多個凹坑和切口，成為不完整的斷續(xù)波紋，生成了非同以往的新型結(jié)構(gòu)形狀。

圖1　Dapak填料單片結(jié)構(gòu)

　　該填料的結(jié)構(gòu)特征：在其每一周期波紋的波峰上，規(guī)則間斷地開設(shè)截面形狀呈三角形的谷段，構(gòu)成谷段的每個谷面為上小下大的梯形或平行四邊形，谷段的深度小于1/2波峰高度。且在該填料的每一周期波紋的波谷中，規(guī)則間斷地開設(shè)截面形狀呈三角形的峰段，構(gòu)成峰段的每個峰面為上大下小的梯形或平行四邊形，峰段高度小于1/2波谷深度。
　　如上所述，峰谷搭片式波紋填料的波紋與眾不同，波峰上有谷，波谷中有峰，是1種具有新型結(jié)構(gòu)形狀的斷續(xù)波紋填料，其正截面形狀見圖2。

圖2　Dapak填料截面形狀

　　該填料易于生產(chǎn)制造，填料上切割成的凹坑和切口并不影響整體填料片的剛度和強度，填料片之間也不存在“互咬現(xiàn)象”，組盤安裝使用方便。

2　實驗與結(jié)果

　　我們先后采用峰谷搭片式波紋填料Ⅰ型和常見的250Y孔板波紋填料進行了傳質(zhì)性能和流體力學(xué)對比實驗。
　　峰谷搭片式波紋填料Ⅰ型的傳質(zhì)性能實驗是采用氯苯-乙苯物系在減壓全回流下進行的，填料層高度為1.8m，實驗數(shù)據(jù)見圖3。流體力學(xué)實驗是采用空氣-水物系得到的，填料層高度為1.4 m，實驗數(shù)據(jù)見圖4。250Y孔板波紋填料的對比實驗數(shù)據(jù)見圖3和圖5。

圖3　DapakⅠ型填料性能

圖4　DapakⅠ型填料流體力學(xué)性能

圖5　250Y孔板波紋填料流體力學(xué)性能

　　實驗結(jié)果表明，峰谷搭片式波紋填料Ⅰ型的傳質(zhì)效率比250Y孔板波紋填料高約10%，其通量比250Y孔板波紋填料增大20%，而其壓降比250Y孔板波紋填料降低30%，綜合性能更優(yōu)良。事實說明，峰谷搭片式波紋填料是一種傳質(zhì)效率更高、通量更大、壓降更低和抗臟堵能力更強的新型填料，應(yīng)用前景非常廣闊。

3　機理分析

　　峰谷搭片式波紋填料與常見的孔板波紋填料比較，具有如下獨有的特點。
　　(1)比表面積100%充分利用　填料的比表面積對其效率有著直接影響。為使常見波紋填料雙面表層均勻產(chǎn)生液膜，通常在填料片上均勻加工出一些圓孔，不僅大幅度增加了加工制造成本，而且使得比表面積減少約8%，致使填料效率受到一定的影響。在峰谷搭片式波紋填料上設(shè)有眾多的凹坑和切口，可以代替常見波紋填料表面的圓孔，不僅節(jié)約了原有沖壓工藝中8%的下腳料，還相對增加了填料的比表面積，進而明顯地提高了峰谷搭片式波紋填料的效率。
　　(2)三度空間的氣體網(wǎng)絡(luò)通道　由于峰谷搭片式波紋填料片上眾多凹坑和切口的存在，形成了特有的上下、前后和左右三度空間氣體網(wǎng)絡(luò)通道，與常見波紋填料的單一方向汽相通道相比具有更大的優(yōu)勢，因而使得峰谷搭片式波紋填料比常見波紋填料通量增大20%，壓降降低30%。
　　(3)雙向流體的高效切割功能　峰谷搭片式波紋填料上存在的大量切口好似萬把尖刀，可把向上的氣流和向下的液流千萬次地切割分解，能夠更有效地促進液流和氣流的均勻分布。
　　(4)瀑布濺射的噴霧效果　峰谷搭片式波紋填料上存在的大量凹坑和切口，造成了每一束液流的無數(shù)個落差，每個落差都形成了一個小的瀑布，每束液流在瀑布處向四面八方濺射，生成無數(shù)微小的液滴，產(chǎn)生良好的噴霧效果，更加有利于液流和氣流的充分混合。
　　(5)液體流動的扇形擴散軌跡　在常見波紋填料中，當(dāng)一束液流從上端流入，經(jīng)過填料片后一般可擴散成2～3束流出，分流系數(shù)K₁=2.5；在峰谷搭片式波紋填料中，當(dāng)一束液流從上端流入，經(jīng) 過填料片后可擴散成6～7束流出，分流系數(shù)K₂=6.5，擴散倍數(shù)N=K₂/K₁=2.6，相對增加了1.6倍。
　　(6)減少壁流的有效途徑　峰谷搭片式波紋填料將常見的傳統(tǒng)長波紋斷開縮短，使得靠近塔壁的液流經(jīng)過擴散之后，在液流自重的作用下，其中有一部分不再流向塔壁，致使影響填料效率的壁流狀況減小30 %左右。

4　應(yīng)用

　　峰谷搭片式波紋填料于1997年研制成功，現(xiàn)已獲得國家** ，**號：ZL97220464．4。該填料于1997年**應(yīng)用于茂名石油化工公司的四蒸餾減壓塔，塔徑8 400 mm，是目前國內(nèi)蒸餾裝置中自行設(shè)計的塔徑*大、難度*高的大型混合式塔器。由茂名石油化工公司設(shè)計院與天津大學(xué)化學(xué)工程研究所、天津大學(xué)填料塔新技術(shù)公司合作，于1997年完成設(shè)計、制造和安裝，并于1998年8月12日投料試車，8月13日產(chǎn)出合格產(chǎn)品，取得一次性開車成功。
　　峰谷搭片式波紋填料還先后在鎮(zhèn)海、中原油田和克拉瑪依等地廠礦推廣應(yīng)用，均已獲得成功。該填料到目前為止已累計生產(chǎn)、銷售約3000 m，經(jīng)濟效益顯著，其應(yīng)用前景非常廣闊。
　　在1999年4月5日于北京舉辦的第7屆中國**技術(shù)博覽會上，峰谷搭片式波紋填料項目榮獲金獎，并得到**、金杯和獲獎證書。峰谷搭片式波紋填料必將在煉油、石油化工、精細化工、食品、醫(yī)藥及環(huán)保等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

(王編)■

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